(10)静止电荷电场3_陈_.ppt

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1、电磁学按照近代物理的观点，电磁现象和物质结构密切相关。电磁相互作用是物质间四种基本相互作用之一，在决定原子和分子的结构上起着关键性的作用。电磁学是研究电磁现象及其运动规律的一门学科:电磁学又是应用最广泛的物理知识之一，从科学研究、工农业生产到日常生活都有它的应用。电磁学也是其它许多学科的基础，如电工学、无线电电子学、自动控制学、电化学、固态电子学等。静电学：讨论静止于惯性参考系中的电荷所具有的性质及其相互作用规律。第1章静止电荷的电场1、电荷的基本性质2、真空中静止电荷之间相互作用的基本实验规律—库仑定律3、静电场的基本概念4、静电场的两个基本定理—高斯定理和环路定理§1-1电荷一

2、、电荷自然界中存在着两种不同性质的电荷，一种称为正点荷，另一种称为负电荷。电荷与电荷之间存在相互作用力，同性相斥；异性相吸。二、物质的电结构电荷的基本性质：三、基本电荷四、电荷的量子性一个电子所带的电量e就是一个基本电荷量。物体带电是由于得失电子所致，当一个中性物体得到若干电子时呈现负电性，当一个中性物体失去若干电子时呈现正电性。电量：带电体所带电荷的量值，用q或Q表示，单位为库仑（C）。电荷的量子化——自然界中，电荷总是以基本电荷的整数倍出现的。即电荷只能取分立的、不连续的量值：电荷的量子化只在微观领域才需要考虑，宏观的带电体的电荷分布看作是连续的。即电荷具有只能取分立的、不相连

3、续的量值的性质——量子化近年来粒子物理领域所提出的粒子结构的夸克（层子）模型，认为某些粒子具有或电荷，然而至今单独存在的夸克尚未在实验中发现。即使发现，电荷的量子性依然不变。五、电荷守恒定律：在一个孤立的带电系统中，无论发生什么变化，系统所具有的正负电荷电量的代数和（总电量）保持不变。六、电荷的相对论不变性：在不同的参考系观察，同一电荷的电量不变。实验证明，电荷的电量与其运动状态无关。不管是静止的，还是运动的，电量的值是一样的。§1-2库仑定律与叠加原理一、库仑定律真空中的库仑定律：真空中两个静止点电荷相互作用力F的大小与这两个点电荷所带电量q1和q2的乘积成正比，与它们之间的距离

4、r的平方成反比。作用力F的方向沿它们的连线方向，同号相斥，异号相吸。q1q2二、公式o称为真空中的介电常数，又称为真空中的电容率o=8.8510-12（N-1·m-2·c2）q1q2四、说明1、条件：适用于点电荷、真空（空气）中。2、满足迭加原理例1、在氢原子中，电子与质子的距离约为5.310-11m。求它们之间的万有引力和静电力。（已知：G=6.6710-11N·m2·kg-2，M=1.6710-27kg,m=9.1110-31kg）解：§1-3电场和电场强度一、电场电场：电荷周围存在着的一种特殊物质。电荷电场电荷静电场：静止电荷所产生的电场电场的两个重要性质：力学

5、性质：电荷在电场中要受到电场力的作用。能量性质：电场力对电荷有作功的本领。二、电场强度（简称场强）检验电荷：（1）点电荷（2）正电荷（3）电量足够小aqocqobqo电场中各处的力学性质不同。结论：1、在电场的不同点上放同样的检验电荷qo2、在电场的同一点上放不同的检验电荷结论：F3F2QF1电场强度定义：单位：N·C-1大小：方向：正电荷在该处所受电场力的方向。静止于该点的单位正电荷所受的电场力。三、电场强度叠加原理场强叠加原理：点电荷系电场中某点的场强等于各点电荷单独存在时在该点场强的矢量和。FnF3F2F1Fqnq1q2q3Pqo1、点电荷的场强：Fqoqr§1-4静止的点电

6、荷的电场及其叠加2、点电荷系的场强qnq1q2q3Pr1r2r3rn根据场强叠加原理：点电荷系的场强：E3、电荷连续分布带电体的场强dq电荷元dq在P点的场强：带电体在P点的场强：Pr（1）体电荷：（2）面电荷：（3）线电荷：4、电偶极子电偶极矩：电偶极子是个很重要的物理模型，在研究电极化，电磁波的发射和接收都会用到。电偶极子：大小相等，符号相反并有一微小间距的两个点电荷构成的复合体。-qq例1、计算在电偶极子延长线上任一点A的场强。Ar-qqLo解：E+E-例2、计算电偶极子中垂线上任一点B的场强。-qqLrBEBE+E-解：因为r>>l所以Pa12yxo例3、真空中有均匀

7、带电直线，长为L，总电量为Q。线外有一点P，离开直线的垂直距离为a，P点和直线两端连线的夹角分别为1和2。求P点的场强。（设电荷线密度为）dxx解：电荷元：dq=dxdEdExdEyrPa12yxodxxdEdExdEyr无限长带电直线：1=0，2=Pa12yxodxxdEdExdEyrPxxR例4、电荷q均匀地分布在一半径为R的圆环上。计算在圆环的轴线上任一给定点P的场强。解：rdEdE´由对称性分析；例5、均匀带电圆板，半径为R，电荷